一种高轨面阵凝视红外相机成像电路系统

摘要

本发明公开了一种高轨面阵凝视红外相机成像电路系统，包括面阵红外探测器、偏置驱动模块、信号处理模块、数据存储模块、锁定限流监控模块和高速时钟管理模块。在偏置驱动模块和信号处理模块中，采用高性能高抗辐照能力的器件，产生面阵红外探测器工作所需的偏置驱动电压和时序；在数据存储模块采用读写控制灵活且单粒子翻转免疫的磁存储器阵列存储面阵红外探测器大规模的非均匀性校正系数，有效防止单粒子翻转效应的发生；对系统中单粒子锁定敏感的器件，采用锁定限流控制技术，保护锁定器件不被大电流烧毁，提高器件的抗单粒子锁定能力；高速时钟管理模块为各模块提供高质量的时钟。本发明具有高速、高可靠性、高抗辐照能力的特点。

说明书

技术领域

本发明属于红外相机成像技术领域，尤其涉及一种高轨面阵凝视红外相机 成像电路系统。

背景技术

近年来，面阵红外相机以其灵敏度高，无需光机扫描机构，体积小、重量 轻等优点，被广泛应用在军事和民用遥感领域中。当面阵红外相机应用到地球 同步轨道遥感卫星上时，由于地球同步轨道遥感卫星与地球同步、相对于地球 静止，面阵红外相机可以对目标区域长期“凝视”，以分钟级，甚至以秒级间隔 对目标区域进行高频率拍摄，获取目标区域动态变化过程数据，具有极高的时 间分辨率。

地球同步轨道面阵凝视红外相机虽然具有诸多优点，但其所在轨道为距离 地球3.6万公里的地球同步轨道，轨道高度比低轨遥感相机所在的轨道高出近 600倍，空间辐照环境也比低轨空间环境恶劣很多，大量的带电粒子和各种射 线会损害和老化电子元器件，影响相机稳定工作。高轨面阵凝视红外成像电路 系统是高轨面阵凝视红外相机的核心电路，其性能好坏直接影响相机的成像质 量，其可靠性高低直接决定相机成像任务的成败，因此在设计高轨面阵凝视红 外成像电路系统时，除了进行低噪声、高精度、低抖动的设计外，还需要提高 电路系统的抗辐照能力。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种高轨面阵凝视红 外相机成像电路系统，以高速、高可靠性和高抗辐照能力的实际需求。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种高轨面阵凝视红外相机成像电 路系统，包括：偏置驱动模块、面阵红外探测器、信号处理模块、数据存储模 块、锁定限流监控模块和高速时钟管理模块；

所述偏置驱动模块，用于产生面阵红外探测器工作所需的多种偏置电压； 以及，对信号处理模块输出的探测器时序信号进行驱动，得到与面阵红外探测 器需求匹配的驱动时序信号；

所述面阵红外探测器，用于在偏置驱动模块的驱动下将光信号转换为4路 模拟电信号输出；

所述信号处理模块，用于对面阵红外探测器输出的4路模拟电信号进行处 理，得到1路高速串行图像数据，将所述1路高速串行图像数据传送给图像采 集设备；

所述数据存储模块，用于存储面阵红外探测器大规模的像元响应非均匀性 校正系数；

所述锁定限流监控模块，用于在单粒子锁定敏感器件发生单粒子锁定时切 断其电源，保护锁定器件不被大电流烧毁；

所述高速时钟管理模块，用于为提供高质量的时钟。

在上述高轨面阵凝视红外相机成像电路系统中，所述偏置驱动模块，包括： 偏置电压产生子模块和时序驱动子模块；

所述偏置电压产生子模块，用于产生面阵红外探测器工作所需的多种偏置 电压；

所述时序驱动子模块，用于对对信号处理模块输出的探测器时序信号进行 驱动得到与面阵探测器需求匹配的驱动时序信号。

在上述高轨面阵凝视红外相机成像电路系统中，所述偏置电压产生子模块， 用于根据驱动电流、噪声和容差要求，产生面阵红外探测器工作所需的多种偏 置电压。

在上述高轨面阵凝视红外相机成像电路系统中，所述偏置电压产生子模块， 用于：当噪声和容差要求满足第一预设要求、且需要精确可调的光电二极管偏 压时，根据低噪声、低温漂、高抗辐照能力的电压基准产生高精度的基准电压 信号；通过分压电阻网络对所述准电压信号进行分压得到分压信号；将分压信 号通过高共模抑制比、低噪声的运放进行驱动放大，得到偏置电压；

其中，所述分压电阻网路由可调节电位器和精密电阻组成；

所述可调节电位器，用于实时调整分压阻值，对基准电压信号进行分压得 到最优光电二极管偏压；

所述精密电阻，用于根据可调节电位器调整的阻值确定精密分压阻值得到 所述偏置电压。

在上述高轨面阵凝视红外相机成像电路系统中，所述偏置电压产生子模块， 用于：

当噪声和容差要求满足第二预设要求、且驱动电流大于等于100mA时，通 过低噪声、高抗辐照能力的低压差线性稳压器产生大电流、低噪声电压信号， 通过低通滤波电路产生所需供电电压。

在上述高轨面阵凝视红外相机成像电路系统中，所述信号处理模块，包括： 调理模块、14bits模数转换器、FPGA和高速串行数据传输电路；

所述调理模块，用于对面阵红外探测器输出的4路模拟电信号进行调理， 得到匹配14bits模数转换器输入接口的模拟信号；

所述14bits模数转换器，用于对调理后的4路模拟信号进行模数转换，得 到4路14bits数字数据；

所述FPGA，用于对4路14bits数字数据进行过采样点选取、均值滤波、 数据合路、像元响应非均匀性校正、盲元替换和数据编排，得到1路高速串行 图像数据；

所述高速串行数据传输电路，用于将所述1路高速串行图像数据传送给图 像采集设备。

在上述高轨面阵凝视红外相机成像电路系统中，所述高速时钟管理模块， 包括：参考时钟、压控晶振、时钟同步去抖芯片和环路滤波器；所述参考时钟、 压控晶振、时钟同步去抖芯片和环路滤波器构成锁相环电路；

所述参考时钟，用于产生参考时钟信号；

所述时钟同步去抖芯片，用于对压控晶振输出的时钟进行分频、鉴相、并 根据鉴相结果产生控制电流；

所述环路滤波器，用于将控制电流转换为低噪声控制电压信号；其中，所 述低噪声控制电压信号用于控制压控晶振的输出频率；

所述压控晶振，用于在所述低噪声控制电压信号控制下，输出时钟相位与 参考时钟相位锁定，并去抖。

在上述高轨面阵凝视红外相机成像电路系统中，所述时钟同步去抖芯片， 包括：鉴相器、分频器和电荷泵；

所述分频器，用于对压控晶振输出的时钟信号进行分频；

所述鉴相器，用于对所述分频器分频的时钟信号和参考时钟信号进行相位 比较，得到比较结果；

所述电荷泵，用于根据所述鉴相器输出的相位比较结果，输出控制电流；

所述分频器，还用于对锁定去抖后的压控晶振进行分频，输出4对50MHz LVPECL差分时钟为4路模数转换器提供转换时钟，输出两路100MHz LVCMOS 单端时钟为FPGA及高速串行传输电路提供主时钟。

在上述高轨面阵凝视红外相机成像电路系统中，所述锁定限流监控模块串 联在单粒子锁定敏感器件的供电电源和器件之间，用于根据器件的正常工作电 流设置阈值电流I_th，通过分流器R_shunt实时监控单粒子锁定敏感器件的工作电流>w，当器件在轨发生单粒子锁定效应时，若器件的工作电流I_w大于设定的阈值>th，切断器件的供电电源，器件的单粒子锁定效应解除；当满足预设时间>d时，重新为单粒子锁定敏感器件供电，保护器件发生单粒子锁定效应时>

本发明具有以下优点：

本发明公开了一种高轨面阵凝视红外相机成像电路系统，根据系统在轨空 间环境恶劣、长寿命、长期加电的特点，在偏置驱动模块和信号处理模块中， 采用高性能高抗辐照能力的器件，产生面阵红外探测器工作所需的偏置驱动电 压和时序，对探测器输出的模拟信号进行调理得到1路高速串行图像数据。其 中，在数据存储模块采用读写控制灵活且单粒子翻转免疫的磁存储器阵列存储 面阵红外探测器大规模的非均匀性校正系数，有效防止单粒子翻转效应的发生； 对系统中单粒子锁定敏感的器件，采用锁定限流控制技术，在器件发生单粒子 锁定时切断其电源，保护锁定器件不被大电流烧毁，提高器件的抗单粒子锁定 能力；高速时钟管理模块为各模块提供高质量的时钟。与传统的面阵凝视红外 相机成像电路系统相比本发明具有高速、高可靠性、高抗辐照能力的特点。

附图说明

图1是本发明实施例中一种高轨面阵凝视红外相机成像电路系统的结构框 图；

图2是本发明实施例中一种偏置驱动模块的结构框图；

图3是本发明实施例中一种偏置电压产生子模块的工作原理图；

图4是本发明实施例中一种偏置电压Gpol产生原理图；

图5是本发明实施例中一种信号处理模块的结构框图；

图6是本发明实施例中一种面阵红外探测器模拟信号过采样示意图；

图7是本发明实施例中一种像元响应非均匀性校正系数在磁存储阵列的分 组示意图；

图8是本发明实施例中一种锁定限流监控模块的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 公共的实施方式作进一步详细描述。

参照图1，示出了本发明实施例中一种高轨面阵凝视红外相机成像电路系 统的结构框图。在本实施例中，所述高轨面阵凝视红外相机成像电路系统，包 括：偏置驱动模块100、面阵红外探测器200、信号处理模块300、数据存储模 块400、锁定限流监控模块500和高速时钟管理模块600。

所述偏置驱动模块100，用于产生面阵红外探测器工作所需的多种偏置电 压；以及，对信号处理模块输出的探测器时序信号进行驱动，得到与面阵红外 探测器需求匹配的驱动时序信号。

所述面阵红外探测器200，用于在偏置驱动模块的驱动下将光信号转换为4 路模拟电信号输出。

所述信号处理模块300，用于对面阵红外探测器输出的4路模拟电信号进 行处理，得到1路高速串行图像数据，将所述1路高速串行图像数据传送给图 像采集设备。

所述数据存储模块400，用于存储面阵红外探测器大规模的像元响应非均 匀性校正系数。

所述锁定限流监控模块500，用于在单粒子锁定敏感器件发生单粒子锁定 时切断其电源，保护锁定器件不被大电流烧毁。

所述高速时钟管理模块600，用于为提供高质量的时钟。

(1)偏置驱动模块

参照图2，示出了本发明实施例中一种偏置驱动模块的结构框图。在本实 施例中，所述偏置驱动模块100具体可以包括：偏置电压产生子模块101和时 序驱动子模块102。

在本实施例中，所述偏置电压产生子模块101，用于产生面阵红外探测器 工作所需的多种偏置电压；所述时序驱动子模块102，用于对对信号处理模块 输出的探测器时序信号进行驱动得到与面阵探测器需求匹配的驱动时序信号。

其中，所述偏置电压产生子模块101可以根据驱动电流、噪声和容差要求， 产生面阵红外探测器工作所需的多种偏置电压：

当噪声和容差要求满足第一预设要求(高，具体值可以根据实际情况确定)、 且需要精确可调的光电二极管偏压时，根据低噪声、低温漂、高抗辐照能力的 电压基准产生高精度的基准电压信号；通过分压电阻网络对所述基准电压信号 进行分压得到分压信号；将分压信号通过高共模抑制比、低噪声的运放进行驱 动放大，得到偏置电压；其中，所述分压电阻网络由可调节电位器和精密电阻 组成；所述可调节电位器，用于实时调整分压阻值，对基准电压信号进行分压 得到最优光电二极管偏压；所述精密电阻，用于根据可调节电位器调整的阻值 确定精密分压阻值得到所述偏置电压。

当噪声和容差要求满足第二预设要求(低)、且驱动电流大于等于100mA 时，通过低噪声、高抗辐照能力的低压差线性稳压器产生大电流、低噪声电压 信号，通过低通滤波电路产生所需供电电压。

具体的，在本实施例中，所述偏置电压产生子模块101可以产生1k×1k面 阵红外探测器工作所需的3路偏置电压(要求：噪声＜5mV，容差＜±50mV， 驱动电流≤100mA)、VDDD(要求：噪声＜5mV，容差＜±50mV，驱动电流 ≤100mA)和Gpol(要求：噪声＜100uV，容差＜±5mV，驱动电流≤5mA)。

如图3，示出了本发明实施例中一种偏置电压产生子模块的工作原理图。 在本实施例中，偏置电压产生子模块101根据对驱动电流、噪声、容差等要求 不同，可以采用不同的方法产生偏压。具体的：大电流的模拟电源VDDA和数 字电源VDDD，通过低噪声的线性稳压器产生，该线性稳压器抗辐照总剂量为 300kradSi，单粒子锁定免疫，可以满足高轨使用要求；该线性稳压器固定输出 5V，输出驱动电流最大可以达到2A，均方根噪声为40uV，输出精度1％ (±50mV)，电性能满足探测器的需求。可调偏置电压Gpol是面阵红外探测器 的光电二极管偏置电压，每个探测器均有各自最优的Gpol值，其噪声大小及精 度、稳定度直接影响探测器的性能。对于Gpol本系统采用高精度带隙稳压基准 +低温漂分压电阻+低噪声、低温漂运放的方法产生。

如图4，示出了本发明实施例中一种偏置电压Gpol产生原理图。在本实施 例中，高精度带隙稳压基准固定输出5V，R1、Rc、R2、R3构成电阻分压网路， Rc为可调电位器，首先分压网络连接到通路1，调节电位器Rc得到最优偏压， 然后分压网络断开通路1连接到通路2，根据电位器Rc的阻值确定分压电阻 R2、R3的值得到所需偏压；电阻Ro为输出限流电阻，当Gpol对地短路时， 限制运放201的短路电流，保护其不被损坏，同时Ro与有极性钽电容C1和瓷 片电容C2构成低通滤波网路，滤除Gpol偏压的噪声；R4为反馈电阻，一端连 接运放201的反向输入端，一端连接Ro，当探测器端Gpol管脚阻抗发生变化 时，Gpol偏压可以稳定输出，不受负载变化影响；Cf为反馈补偿电容，保证运 放201不发生自激振荡。

进一步优选的，所述时序驱动子模块102，用于对信号处理模块下的FPGA (Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)产生的时序信号，进行 时序驱动和电平转换，以满足面阵红外探测器的时序需求。

(2)信号处理模块

参照图5，示出了本发明实施例中一种信号处理模块的结构框图。在本实 施例中，所述信号处理模块300具体可以包括：调理模块301、14bits模数转换 器302、FPGA303和高速串行数据传输电路304。

在本实施例中，所述调理模块301，用于对面阵红外探测器输出的4路模 拟电信号进行调理，得到匹配14bits模数转换器输入接口的模拟信号；所述 14bits模数转换器302，用于对调理后的4路模拟信号进行模数转换，得到4路 14bits数字数据；所述FPGA303，用于对4路14bits数字数据进行过采样点选 取、均值滤波、数据合路、像元响应非均匀性校正、盲元替换和数据编排，得 到1路高速串行图像数据；所述高速串行数据传输电路304，用于将所述1路 高速串行图像数据传送给图像采集设备。

其中，面阵红外探测器模拟信号过采样流程可以参照图6，示出了本发明 实施例中一种面阵红外探测器模拟信号过采样示意图。面阵红外探测器的像元 读出频率为5MHz，所选14bits宇航级模数转换器的最低采样频率为30MHz， 若每个像元采样1次，像元读出频率与模数转换器的采样频率无法匹配，本系 统根据1k×1k面阵红外探测器每个像元的输出信号在快速建立后保持一个电平 值的特点，设计模数转换器采样频率为50MHz，在一个像元读出周期内，模数 转换器可以采到10个该像元的数据；在FPGA中对每个像元的10个采样数据 进行选取，去除模拟信号建立过程中的6个(1、2、3、8、9、10)不稳定数据， 保留稳定的4个(4、5、6、7)采样点数据，对其进行累加求平均的均值滤波 处理，降低模数转换器的量化噪声和电路热噪声，提高系统的信噪比，同时也 解决了宇航级模数转换器的选用问题。

进一步优选的，在本实施例中，信号处理模块300具体可以根据面阵红外 探测器每个像元的输出信号在快速建立后保持一个电平值的特点，采用过采样 方案对模拟信号进行采样处理。具体的，设面阵红外探测器的像元读出频率为 Fr，14bits模数转换器对每个像元模拟信号的采样频率为N×Fr，在一个像元读 出周期内，模数转换器可以采到N个该像元的数据；FPGA对每个像元的N个 采样数据进行选取，去除模拟信号建立过程中的N-M个不稳定数据，保留M 个稳定的采样点数据，对M个采样点数据按照的公式(Xi为第i 个采样数据)进行均值滤波处理，降低模数转换器的量化噪声和电路热噪声， 提高系统的信噪比。

(3)数据存储模块

在本实施例中，所述的像元响应非均匀性校正，采用地面预存多组校正系 数，在轨自适应选择校正系数的实时校正方案实现。面阵红外探测器的规模为 1K×1K像元，高低两档增益可调，积分时间分四段可调，每个像元需要增益校 正系数K、偏置校正系数B两个16bits校正系数；面阵红外探测器的像元响应 非均匀性随积分时间和增益均会变化，本发明设计高低两档增益分别预存4组 校正系数对应四段积分时间的变化，共预存8组像元校正系数，预存数据量为 8M×32bits的数据存储模块采用16片单粒子翻转免疫且掉电不失的2M×8bits 磁存储器构成存储阵列预存8组像元响应非均匀性校正系数；16片2M×8bits磁存储器首先分4组进行深度扩展构成4个8M×8bits存储组，然后再将4个 8M×8bits存储组进行位宽扩展，形成8M×32bits的磁存储阵列，实现大规模像 元校正系数的存储。所述的信号处理模块中的FPGA，当地面发送增益和积分 时间调整指令时，FPGA根据增益参数和积分时间参数自适应判断选取8组中 的1组校正系数，对当前图像数据进行像元响应非均匀性校正，实现在轨自适 应选择校正系数的实时校正方案。

换而言之，在本实施例中，面阵红外探测器由于像元规模大、工艺复杂， 其像元响应非均匀性大，且均匀性会随着探测器增益或积分时间的变化而变化。 而面阵凝视红外相机在轨对地成像时，通常需要根据观测目标的不同，调整探 测器增益和积分时间。因此综合考虑在轨实现难易程度和校正效果两方面，本 发明采用地面预存多组校正系数，在轨自适应选择校正系数的实时像元响应非 均匀性校正方案。

校正系数通过在地面固定探测器增益和积分时间，采集多个温度点的黑体 图像来获得该增益和积分时间下的系数。本发明所用探测器增益两档，积分时 间0.1ms～20ms(步进2us)可调，若每个步进均预存一组校正系数，需要非常 大的存储空间，因此考虑硬件易实现，并根据面阵红外探测器输出响应曲线， 将积分时间分为0.1ms～1ms、1.002ms～5ms、5.002ms～10ms、10.002ms～20ms 四段，每档增益获取4组随积分时间变化的校正系数。当在轨调整增益和积分 时间时，FPGA根据收到的指令参数自适应判断选取相应的校正系数。

面阵红外探测器的规模为1K×1K像元，每个像元设计增益校正系数K、偏置校 正系数B两个16bits校正系数，8组像元校正系数，预存数据量为8M×32bits。

传统的遥感相机预存校正系数多采用PROM(Programmable Read Only Memory，可编程只读存储器)存储，但PROM无地址线，只能根据时钟节拍 顺序读取数据，且读取速度慢，需要配用SRAM(Static Random Access Memory， 静态随机存取存储器)进行进一步的系数缓存处理，这不但增加PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)面积，而且SRAM易发生单粒子翻转使相机可靠 性降低。本发明的数据存储模块采用16片单粒子翻转免疫且掉电不失的 2M×8bits磁存储器构成存储阵列存储8组校正系数。存储阵列分组示意图如图7，示出了本发明实施例中一种像元响应非均匀性校正系数在磁存储阵列的分组 示意图。16片磁存储器分4组，每4片2M×8bits磁存储器进行深度扩展4片 存储器的片选信号CS1、CS2、CS3和CS4作为25bits地址线的高四位，读使 能信号RE、写使能信号WE和8bits数据线共用，得到4组8M×8bits的存储组； 4组8M×8bits存储组的8bits数据线再进行位宽扩展，扩展为32bits数据宽度， 4组存储组的25bits地址线、读使能信号RE、写使能信号WE共用。存储阵列 中24bits地址线按照CS4&CS3&CS2&CS1&A20～A0寻址，0200000H～ 02FFFFFH存储低增益积分时间0.1ms～1ms状态下的校正系数，0300000H～ 03FFFFFH存储低增益积分时间1.002ms～5ms状态下的校正系数，0400000H～ 04FFFFFH存储低增益积分时间5.002ms～10ms状态下的校正系数， 0500000H～05FFFFFH存储低增益积分时间10.002ms～20ms状态下的校正系 数，0800000H～08FFFFFH存储高增益积分时间0.1ms～1ms状态下的校正系数，0900000H～09FFFFFH存储高增益积分时间1.002ms～5ms状态下的校正系 数，1000000H～10FFFFFH存储高增益积分时间5.002ms～10ms状态下的校正 系数，1100000H～11FFFFFH存储高增益积分时间10.002ms～20ms状态下的校 正系数。当在轨调整增益和积分时间时，FPGA根据收到的指令参数自适应判 断读取相应地址空间的校正系数。

(4)锁定限流监控模块

参照图8，示出了本发明实施例中一种锁定限流监控模块的结构框图。在 本实施例中，所述锁定限流监控模块串联在单粒子锁定敏感器件的供电电源和 器件之间，用于根据器件的正常工作电流设置阈值电流I_th，通过分流器R_shunt实时监控单粒子锁定敏感器件的工作电流I_w，当器件在轨发生单粒子锁定效应>w大于设定的阈值电流I_th，切断器件的供电电源，器件>d时，重新为单粒子锁定敏感器>

其中，锁定限流监控模块的各参数设置如下：

1)锁定限流监控模块的阈值电流I_th，可以设置待机工作阈值电流I_{th_r}和阈>th_s两种，使单粒子锁定敏感器件在不同工作状态下均能被保护；

2)通过控制MODE_I_th信号，选择阈值电流，MODE_I_th为高电平’1’时，>th_r；MODE_I_th为高电平’0’时，锁定限流监控>th_s；

3)I_{th_1}和I_{th_2}通过设置锁定限流监控模块的LIM_s和地之间的电阻R_s及锁>r来实现，具体公式为：

4)断电重启时间间隔T_d由锁定限流监控模块的ADJ_RESTART和地之间>d决定，T_d和C_d的关系为：

C_d＝26*T_d

其中，T_d单位为ms，C_d单位为nF。

(5)高速时钟管理模块

在本实施例中，所述高速时钟管理模块具体可以包括：参考时钟、压控晶 振、时钟同步去抖芯片和环路滤波器。所述参考时钟、压控晶振、时钟同步去 抖芯片和环路滤波器构成锁相环电路。

其中，所述参考时钟601，用于产生参考时钟信号；所述时钟同步去抖芯 片602，用于对压控晶振输出的时钟进行分频、鉴相、并根据鉴相结果产生控 制电流；所述环路滤波器603，用于将控制电流转换为低噪声控制电压信号； 其中，所述低噪声控制电压信号用于控制压控晶振的输出频率；所述压控晶振 604，用于在所述低噪声控制电压信号控制下，输出时钟相位与参考时钟相位锁 定，并去抖。

优选的，所述时钟同步去抖芯片具体可以包括：鉴相器、分频器和电荷泵。

所述分频器，用于对压控晶振输出的时钟信号进行分频；所述鉴相器，用 于对所述分频器分频的时钟信号和参考时钟信号进行相位比较，得到比较结果； 所述电荷泵，用于根据所述鉴相器输出的相位比较结果，输出控制电流；所述 分频器，还用于对锁定去抖后的压控晶振进行分频，输出4对50MHz LVPECL 差分时钟为4路模数转换器提供转换时钟，输出两路100MHz LVCMOS单端 时钟为FPGA及高速串行传输电路提供主时钟。经验证，该高速时钟管理模块 输出的4对50MHz LVPECL差分时钟的抖动仅为60ps，大大降低了模数转换器的孔径抖动及转换噪声；两路100MHz LVCMOS单端时钟的抖动为100ps， 提高了FPGA和高速串行数据传输芯片长期加电时的工作稳定性。

综上所述，一种高轨面阵凝视红外相机成像电路系统，包括面阵红外探测 器、偏置驱动模块、信号处理模块、数据存储模块、锁定限流监控模块及高速 时钟管理模块。根据系统在轨空间环境恶劣、长寿命、长期加电的特点，在偏 置驱动模块和信号处理模块中，采用高性能高抗辐照能力的器件，产生面阵红 外探测器工作所需的偏置驱动电压和时序，对探测器输出的模拟信号进行调理、 14bits模数转换，同时对模数转换后的多通道数据进行过采样点选取、均值滤 波、数据合路、像元响应非均匀性校正、盲元替换和数据编排，并通过高速串 行数据传输电路，将数据传送给图像采集设备；在数据存储模块采用读写控制灵活且单粒子翻转免疫的磁存储器阵列存储面阵红外探测器大规模的非均匀性 校正系数，有效防止单粒子翻转效应的发生；对系统中单粒子锁定敏感的器件， 采用锁定限流控制技术，在器件发生单粒子锁定时切断其电源，保护锁定器件 不被大电流烧毁，提高器件的抗单粒子锁定能力；高速时钟管理模块采用时钟 同步去抖芯片及压控晶振、环路滤波器构成锁相环电路，对输入的参考时钟和 压控时钟进行时钟去抖、分频、调相后，为FPGA、模数转换器及高速串行数 据传输芯片提供高质量的时钟。与传统的面阵凝视红外相机成像电路系统相比 本发明具有高速、高可靠性、高抗辐照能力的特点。

本说明中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都 是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技 术。